金属电沉积过程有哪些步骤？

1.金属电沉积的基本历程
金属电沉积的阴极过程，一般由以下几个单元步骤串联组成：
液相传质：溶液中的反应粒子，如金属水化离子向电极表面迁移。
前置转化：迁移到电极表面附近的反应粒子发生化学转化反应，如金属水化离子水化程度降低和重排;金属络离子配位数降低等。
电荷传递：反应粒子得电子，还原为吸附态金属原子。
电结晶：新生的吸附态金属原子沿电极表面扩散到适当位置(生长点)进入金属晶格生长，或与其他新生原子集聚而形成晶核并长大，从而形成晶体。
上述各个单元步骤中反应阻力最大、速度最慢的步骤则成为电沉积过程的速度控制步骤。不同的工艺，因电沉积条件不同，其速度控制步骤也不相同。
2.金属电沉积过程的特点
电沉积过程实质上包括两个方面，即金属离子的阴极还原(析出金属原子)过程和新生态金属原子在电极表面的结晶过程〔电结晶前者符合一般水溶液中阴极还原过程的基本
规律，但由于在电沉积过程中，电极表面不断生成新的晶体，表面状态不断变化，使得金
属阴极还原过程的动力学规律复杂化;后者则遵循结晶过程的动力学基本规律，但以金属原子的析出为前提，同时又受到阴极界面电场的作用。因二者相互依存、相互影响，造成
了金属电沉积过程的复杂性和不同于其他电极过程的一些特点。
与所有的电极过程一样，阴极过电位是电沉积过程进行的动力。然而，在电沉积过程中，金属的析出不仅需要一定的阴极过电位，即只有阴极极化达到金属析出电位时才
能发生金属离子的还原反应;而且在电结晶过程中，在一定的阴极极化下，只有达到一定的临界尺寸的晶核，电结晶过程才能稳定存在。凡是达不到临界尺寸的晶核会重新溶解。
而阴极过电位越大，晶核生成功越小，形成晶核的临界尺寸才能减小，这样生成的晶核既小又多，结晶才能细致。所以，阴极过电位对金属析出和金属电结晶都有重要影响，并最
终影响到电沉积层的质量。
双电层的结构，特别是粒子在紧密层中的吸附对电沉积过程有明显影响。反应粒子和非反应粒子的吸附，即使是微量的吸附，都将在很大程度上既影响金属的阴极析出速度和位置，又影响随后的金属结晶方式和致密性，因此是影响镀层结构和性能的重要因素。
沉积层的结构、性能与电结晶过程中新晶粒的生长方式和过程密切相关，同时与电极表面(基体金属表面)的结晶状态密切相关。例如，不同的金属晶面上，电沉积的电化学动力学参数可能不同。

金属电沉积是一个复杂的过程，它一般有几个连续的或同时的界面反应步骤。
（1）传质
金属离子在阴极还原，首先消耗的是阴极表面附近的离子，溶液本体中的离子再通过电迁移、扩散、对流的形式进行补充到阴极附近，保持溶液中离子浓度的均衡。
（2）前置转换(表面转化)
反应离子在阴极还原以前，还要在电极表面紧贴的一层液膜内进行界面电荷交换前的转化。在络合物溶液中，往往是络合物中的配体发生转换，或者是配体数下降；在简单盐溶液中，则是水合离子的水化数(水分子数)减少。
（3）电化学反应(电荷转移)
经过转化的金属离子失去部分水化分子，在界面上进行电子交换，电荷发生转移，形成能够在晶体表面自由移动的原子(又称吸附原子)。
（4）电结晶(形成晶体)
吸附原子通过表面扩散到达生长点进入晶格生长；或通过吸附原子形成晶核长大成晶体。
在形成金属晶体时又分两个步骤进行：结晶核的生成和成长。晶核的形成速度和成长速度决定所得结晶的粗细。